新式矿用卡车车轮提高矿山生产率

拉塞尔·A·卡特

新式矿用卡车车轮提高矿山生产率

拉塞尔·A·卡特

就像因为发动机或传动系统失灵一样,载重汽车会因其临时的车轮维修或者轮胎维护而从车队中快速脱离。为了节省更换车轮和轮胎维修服务时间,运载卡车制造商和车轮备件供应商开发了相应的新技术产品。

卡车车轮一般并不受业内人士的重视,业内人士一般比较注重引擎、传动系统和轮胎技术的改进。不过,卡车车轮是运输作业中至关重要的一环。倘若载重车轮(按最大的车型计算大约载重为2497～2951 kg)损坏或从驱动轴上松落,就意味着这辆载重汽车就要停驶了。这会引起产量的下降,就如同其引擎、传动系统或液压系统出现问题一样,而且还可能造成昂贵的轮胎和设备的损坏。

为了响应矿山提出的关于减小卡车非有效载荷重量和提供更加快捷的维护结构的要求,原设备制造商表示,他们正在提高对车轮类型和选型的关注。例如卡特彼勒公司就计划在该公司生产的较小的矿用卡车型号上扩大车轮的选择范围,包括标准的无附加特征的车轮,以及标准的车轮加上可选的快速换装轮辋。对于机械驱动更大吨位的矿用卡车来说(如793D/F和797F系列),取决于不同的车型和预期的用途,车轮直径和宽度将有更多的选择,以适应标准的、快速换装的和楔子形的轮毂。

近年来,这个不太引人关注的市场引来了几个新的竞争者加入到现有的制造商中,诸如瑞美克斯公司、拓皮实业公司、OTR车轮工程公司和其他一些公司。在矿用车轮市场的生力军中,有泰坦国际集团泰坦车轮公司,该公司专门生产工程机械轮胎;也有吉凯恩股份有限公司吉凯恩车轮公司,该公司是英国大型汽车制造、工业和航空设备及技术的提供商。

1 泰坦车轮公司

泰坦车轮公司在3年前开始进入矿用车轮市场,而吉凯恩车轮公司则于2009年进入该市场。作为一家越野轮胎公司的姐妹公司,泰坦车轮公司宣称,该公司是唯一一家同时具备设计、实验和生产车轮、轮胎,并可向其客户提供轮胎/车轮综合产品的公司。总的来说,泰坦车轮公司可以生产数千种规格和型号的车轮和轮胎,并为数个矿用设备制造商提供车轮和轮胎。

泰坦车轮公司设有两个通过ISO 9001:2008认定的生产设备,一个生产设备在美国伊利诺伊州的昆西市,用来生产农用、建筑用和工业用标准的车轮;一个面积为2.55万m2的大型工厂和仓库在美国弗吉尼亚州的索尔特维尔,用来生产大型土方车辆和运载卡车用车轮,以及大型建筑机械用车轮。

泰坦车轮公司最近开发了一种车轮快速更换技术(以下简称“ACT”)。这是一个位置敏感装置,可使工人在矿用卡车上更换后轮轮胎时比一般的车轮节省很多时间。当初泰坦国际集团的子公司,现在作为独立法人的泰坦欧洲有限公司,同样也在推广一种起源于澳大利亚的外部快速安装车轮的理念。

这种ACT车轮/轮辋有两个轮胎座圈和两个挡圈,一个两件式锁圈和一个标准锁圈。这种锁圈的设计是为了使轮胎从车轮上脱离开来,从而易于拆下轮胎。泰坦车轮公司的客户服务部门经理杰里米·马丁说:“这种ACT车轮是为矿用卡车的外后轮位置设计的。安装后,不用拆下螺母或夹板就可将轮胎从卡车上旋拧下来。”当双排车轮内层的轮胎必须更换时,只需将外层的轮胎卸下,然后将内层的轮胎穿过外层的ACT车轮就可以卸下。

ACT车轮采用双锁圈系统,用于阻止轮缘的旋转,以防轮缘突出,并有助于控制轮胎打滑。其背面和止口部分组成一个连续的撬棒槽,有助于维护人员从车轮上卸下轮胎。在轮胎座圈内部的“超级锁”——轮毂组件是为了防止在锁圈错误安装时给轮胎充气。

ACT车轮提高了作业安全,同时减轻了维护人员的劳动量,工人们从此不用再去搬运重量超过3t的外层车轮了。另外,在拆卸车轮和轮胎时,ACT车轮省去了用笨重的冲击扳手拆卸50～60个螺母的工作。

据泰坦车轮公司介绍,ACT车轮可以与市场上现有的每一种规格和品牌的矿用轮胎匹配,也适用于各种型号的矿用卡车。据该公司提供的数据显示,更加快捷的轮胎服务所带来的经济效益十分可观。例如,在一个ACT车轮测试的露天金矿,工人们要用5 h对卡特彼勒793型卡车通常的29×57车轮和40.00 R57双排轮胎进行更换,而在外后轮位置使用ACT车轮后,该环节的作业时间可减少至2.7 h。

根据这些节省的时间,每辆卡车因减少停工时间而产生的生产效益和增加的收益预计将达到6位数。

泰坦车轮公司也生产泰坦超重型机加工锥度(以下简称“STMT”)系列的车轮。该公司表示在设计过程中使用有限元素分析法,可以使生产的长度为1.6 m的车轮重量减轻约454 kg。这些车轮包括STMT系列和ACT系列车轮。

2 吉凯恩车轮公司的业务扩展

吉凯恩车轮公司负责越野车轮的技术董事棱·亨塞尔表示,在开发新型矿用车轮过程中,该公司采用了最先进的工程技术和计算机模拟技术。

吉凯恩车轮公司长期向原设备制造厂商提供中小型车轮。亨塞尔指出,对于该公司最近开始介入长度为1.14 m以上大型车轮的市场,这是很自然的业务扩展。据亨塞尔介绍,该公司初期的目标是逐渐成为矿山大型车轮备件的供应商,而长远的目标则是成为大型矿用运输车辆制造厂的车轮供应商。

亨塞尔说,“目前最大的矿用卡车的载重已达到400 t,这种车辆的车轮必须应付最为艰巨的运行条件,展示出强度和可靠性,吉凯恩矿用车轮自2009年在各个矿山投入使用以来,表现出了出乎意料的性能。”

他表示,“在很大程度上,矿用车轮市场许多年以来都没有多大变化,在引入更多选择和竞争的同时,我们还向矿用设备制造厂商提供了提高其矿用卡车可靠性并同时把运行效率提高的效益带给矿山的机会。”

他还预测该公司将在不久的将来,推出更加有效利用原材料、轮胎和车轮维修服务更快的车轮设计。吉凯恩车轮公司在其北美技术中心设计矿用系列车轮,之后在位于中国柳州的工厂进行生产。

3 瑞美克斯公司满足子午线轮胎的需求

位于加拿大不列颠哥伦比亚省的瑞美克斯公司参与大型车轮市场已经有几十年的时间,并以生产MES系列与TSR系列车轮和轮辋闻名于世。

根据瑞美克斯公司的描述,相对于斜交轮胎来说,子午线轮胎作用在车轮或轮辋筒体上的载荷将增加75%,而设计的MES系列车轮就是用来承载这部分增加的载荷的。与此同时,通过机加工后的车轮达到了“真正”的圆度,从而使轮胎止口可以获得均匀的密封,轮缘、轮胎座圈和锁圈的配合也更好,因此车轮/轮辋的强度也将更高。TSR系列车轮具有稳定轮胎止口和侧壁的超强能力,因此可以在很大程度上消除轮缘的运动,从而进一步提高轮辋的寿命。

瑞美克斯公司设计的MSS系列车轮是用来满足其他采矿需求的。这种车轮的生产成本比MES系列与TSR系列车轮的生产成本都要低。

(刘德健译自美国《煤时代》2010年第9期,刘祖春校)

(责任编辑 温子伯)